DE4426007A1

DE4426007A1 - Process for controlling hollow, hydrostatically flexed rotating roll

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Publication number: DE4426007A1
Application number: DE19944426007
Authority: DE
Original assignee: Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 1994-07-22
Filing date: 1994-07-22
Publication date: 1996-01-25

Abstract

A hollow rotating roll (3) is supported on a linear row (8) of closely spaced hydrostatic elements (9) resting on a non-rotating cross-member (3), to whose ends a force (7) can be applied. The hydrostatic elements can be locally variable, force on the material passing through the gap (1) between the hollow roll and an opposing roll (10). A second row (12) of hydrostatic elements (13) is arranged diametrically opposite the first row, and when the force required to be applied to the material in the gap between the hollow roll and the opposing roll is small, a linearly uniform pressure is applied to the hollow roll by the second row of hydrostatic elements opposing the forces applied by the first row.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a method of Preamble of claim 1 mentioned type.

Die im Oberbegriff beschriebene Walze ist z. B. aus der EP 210 388 bekannt. Die Reihen der Stützelemente wirken in der Wirkungsebene der Walze, d. h. im allgemeinen in der Verbindungsebene der Achse der Walze mit der Achse einer Gegenwalze, nach verschiedenen Seiten auf die Hohlwalze, so daß auf diese über die Länge variable Kraftprofile ausübbar sind, sich im Walzspalt ein gewünschtes meist nicht gleich mäßiges Linienkraftprofil einstellt. Dieses Linienkraftpro fil hängt von den von den einzelnen Stützelementen ausge übten Kräften und von den Verformungseigenschaften der Hohl walze und des Produkts ab. Die für die Erzielung eines be stimmten Linienkraftprofils im Einzelfall von den Stützel ementen aufzubringenden Kräfte können z. B. unter Zuhilfenahme der Finite-Elemente-Methode errechnet werden.The roller described in the preamble is z. B. from the EP 210 388 known. The rows of support elements work in the plane of action of the roller, d. H. generally in the Connection plane of the axis of the roller with the axis of one Mating roll, on different sides on the hollow roll, see above that variable force profiles can be exercised over this length are usually not the same in the roll gap moderate line force profile. This line force pro fil depends on the individual support elements exerted forces and the deformation properties of the hollow roller and the product. The for the achievement of a be agreed line force profile in individual cases from the support ementen forces to be applied z. B. with the help can be calculated using the finite element method.

Die Stützelemente bei der bekannten Walze wirken nach Art von Kolben und Zylinder mit dem Querhaupt zusammen. Jedes Stützelement hat eine eigene Zuleitung und kann da durch unabhängig von den anderen Stützelementen mit Druck flüssigkeit beaufschlagt werden. Die Zuleitungen im Quer haupt münden bei jedem Stützelement in eine diesem zugeord nete Druckkammer, und die zugeführte Druckflüssigkeit drückt das Stützelement radial nach außen, so daß dieses mit einer der Wölbung des Innenumfangs der Hohlwalze angepaßten An lagefläche gegen diesen Innenumfang anliegt. In der Anlage fläche sind flache Lagertaschen ausgebildet, die über Dros selbohrungen mit der Druckkammer in Verbindung stehen. Die der Druckkammer zugeführte Druckflüssigkeit tritt über die Drosselbohrungen in die Lagertaschen aus und bildet dort ein hydrostatisches Druckpolster, über die das die Stützelemente ihre Kraft gegen den Innenumfang der Hohlwalze ausüben. Die Druckflüssigkeit strömt außerdem ständig über den Rand der Lagertaschen nach außen ab und bildet in den Randbereichen der Lagertaschen einen Flüssigkeitsfilm, der eine metalli sche Berührung zwischen den Stützelementen und den Innen umfang der Hohlwalze verhindert und durch den zusätzlich Kraft auf die Hohlwalze übertragen wird.The support elements in the known roller act Kind of piston and cylinder together with the crosshead. Each support element has its own supply line and can be there by independent of the other support elements with pressure be charged with liquid. The supply lines in the cross In the main, each support element opens into an associated one nete pressure chamber, and the pressure fluid supplied presses the support element radially outwards, so that this with a adapted to the curvature of the inner circumference of the hollow roller contact surface against this inner circumference. In the facility flat storage pockets are formed, which over Dros Sel bores are connected to the pressure chamber. The pressure fluid supplied to the pressure chamber passes through the Throttle bores in the bearing pockets and forms there hydrostatic pressure pad over which the support elements exert their force against the inner circumference of the hollow roller. The Hydraulic fluid also flows continuously over the edge of the Storage pockets from the outside and forms in the edge areas the storage pockets a liquid film that a metallic contact between the support elements and the inside circumference of the hollow roller prevented and by the additional Force is transferred to the hollow roller.

Bei manchen Behandlungen des Papiers, besonders im letzten Studium der Veredlung sind nur sehr geringe Linien kräfte im Bereich von einigen wenigen 10 N/cm Walzenlänge erwünscht. Derartige Linienkraftverläufe zustandezubringen, stößt in der Praxis häufig auf Schwierigkeiten, weil dabei einzelne Stützelemente nur ganz geringe Drücke erfahren dürfen, wenn sich nicht sogar die theoretische Notwendigkeit "negativer" hydraulischer Drücke in bestimmten Stützelemen ten ergibt. Die Erfahrung zeigt aber, daß ein zufriedens tellendes Arbeiten mit hydrostatisch gestützten Walzen der in Rede stehenden Art erst bei Betriebsdrücken der hydrauli schen Flüssigkeit oberhalb etwa 3 bar möglich ist.With some treatments of the paper, especially in the recent study of finishing are very small lines forces in the range of a few 10 N / cm roll length he wishes. To bring about such linear force curves, often encounters difficulties in practice because of this individual support elements experience only very low pressures may, if not even the theoretical need "negative" hydraulic pressures in certain support elements ten results. Experience shows, however, that one is satisfied telltale work with hydrostatically supported rollers type in question only at operating pressures of the hydrauli liquid above about 3 bar is possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Walze der beschriebenen Art die Ausübung besonders niedriger Linienkräfte zu ermöglichen.The invention has for its object in a Roller of the type described exercise particularly low To allow line forces.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergege bene Erfindung gelöst.This object is reproduced by the claim 1 bene invention solved.

Die Wirkung der erfindungsgemäßen Maßnahme beruht da rauf, daß die nach außen hin von der Walze ausgeübte Linien kraft sich aus der Differenz der von den beiden Reihen der Stützelemente ausgeübten Kräfte ergibt. Die Hohlwalze wird mit einer gleichmäßige Linienkraft von den Stützelementen der zweiten Reihe von dem Walzspalt "weggezogen". Damit die gegen den Walzspalt gerichteten Stützelemente in dem Walz spalt die gewünschte positive, wenn auch geringe, Linien kraft erzeugen können, müssen sie mit einem entsprechend erhöhten Druck beaufschlagt werden. Ein Teil dieses Druckes wird dafür verbraucht, die von dem Walzspalt hinweggerichte ten Kräfte der Stützelemente der zweiten Reihe wettzumachen. Die im Walzspalt in Erscheinung tretende Linienkraft ergibt sich aus den Anteilen der Stützelemente der ersten Reihe, die über den vom Walzspalt hinweggerichteten gleichmäßigen Linienkräfte liegen. Durch die Vorgabe einer gleichmäßigen von dem Walzspalt hinweggerichteten Linienkraft wird der Betriebsdruck der gegen den Walzspalt gerichteten Stützel emente künstlich erhöht, und zwar in einem Bereich hinein, der ein einwandfreies Arbeiten der Stützelemente ermöglicht.The effect of the measure according to the invention is based there up that the outward lines exerted by the roller from the difference between the two rows of Support elements exerted forces. The hollow roller will with an even line force from the support elements the second row "pulled away" from the nip. So that support elements directed against the roll gap in the roll splits the desired positive, albeit slight, lines To be able to generate force, you must use a corresponding increased pressure can be applied. Part of that pressure is used for this, which faces away from the roll gap to compensate for the forces of the second row support elements. The line force that appears in the roll gap results from the proportions of the support elements in the first row, which are even over those facing away from the roll gap Line forces lie. By specifying an even the line force directed away from the roll gap becomes the Operating pressure of the supports directed against the roll gap elements artificially raised, in one area, which enables the support elements to work properly.

Einen Sinn macht die erfindungsgemäße Maßnahme über wiegend nur in dem Fall, daß es um niedrige Liniendrücke im Walzespalt geht. Wenn das geforderte Liniendruckprofil im Walzspalt so hoch gelegen ist, daß die von den einzelnen gegen den Walzspalt gerichteten Stützelementen auszuübenden Kräfte hinreichend hohe hydraulische Drücke in den Stützel ementen erlangen, so daß die Stützelemente einwandfrei ar beiten, bedarf es der künstlichen Erhöhungen nicht mehr und würde diese nur einen unnötigen zusätzlichen Energiever brauch darstellen.The measure according to the invention makes sense only in the event that low line pressures in the Nip goes. If the required line pressure profile in the Roll gap is so high that that of the individual to be directed against the roll nip supporting elements Forces sufficiently high hydraulic pressures in the support ementen so that the support elements ar properly no longer need artificial increases and this would only result in an unnecessary additional energy consumption represent need.

In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbei spiel der Erfindung dargestellt.In the drawing is an embodiment schematically shown game of the invention.

Fig. 1 zeigt eine für die Erfindung geeignete Walze, teilweise im Längsschnitt; Fig. 1 shows a roller suitable for the invention, partly in longitudinal section;

Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines gewünschten Linien kraftverlaufs; Fig. 2 shows an example of a desired line force curve;

Fig. 3 und 4 zeigen Diagramme der für die Erzielung des Linienkraftverlaufs nach Fig. 2 an den einzelnen Stützel ementen notwendigen Kräfte. FIGS. 3 and 4 show diagrams of the ementen for obtaining the line force profile of FIG. 2 at the individual Stützel necessary forces.

Die in Fig. 1 als Ganzes mit 100 bezeichnete Walze ist die Unterwalze eines Walzenpaars und arbeitet als Unterwalze mit einer Walze 10 zusammen. Die in dem Walzspalt 1 zu be handelnde Papierbahn 2 soll eine Druckbehandlung mit niedri ger Linienkraft erhalten, die über die Breite der Papierbahn 2 ein bestimmtes Profil 15 hat, welches sich aus Ungleichmä ßigkeiten der Papierbahn in Breitenrichtung ergeben mag und in der Kurve der Fig. 2 dargestellt ist, die den Verlauf der im Walzspalt 1 von der Walze 100 ausgeübten Linienkraft LK (= Kraft pro cm Walzenlänge) über der Länge der Walze 100 gemessen von deren in Fig. 1 linkem Ende, wiedergibt. Die Ungleichmäßigkeiten können z. B. ungleichmäßige Feuchte, ungleichmäßiger Glanz o. dgl. sein, denen durch die Behand lung entgegengewirkt werden soll. In dem Beispiel soll also in der rechte Hälfte eine Erniedrigung bzw. eine Art Tal 15′ der Linienkraft vorhanden sein. Es versteht sich jedoch, daß auch ein gleichmäßiger, relativ niedriger Liniendruck in Be tracht kommt.The roller designated 100 as a whole in FIG. 1 is the bottom roller of a pair of rollers and works together as a bottom roller with a roller 10 . The paper web 2 to be traded in the nip 1 is to receive a pressure treatment with line force which has a certain profile 15 across the width of the paper web 2 , which profile may result from irregularities of the paper web in the width direction and in the curve of FIG. 2, which shows the course of the line force LK (= force per cm of roll length) exerted by the roll 100 in the roll gap 1 over the length of the roll 100, measured from the left end thereof in FIG. 1. The irregularities can e.g. B. uneven moisture, uneven gloss o. Like., Which should be counteracted by the treatment. In the example, there should be a degradation or a kind of valley 15 'of the line force in the right half. However, it goes without saying that even, relatively low line pressure comes into consideration.

Die Walze 100 umfaßt eine Hohlwalze 3 mit einem arbei tenden Walzenumfang 4 und einen zylindrischen glatten Innen umfang 6, die der Länge nach von einem Querhaupt 5 durch griffen ist, welches an seinen Enden äußere Abstützungskräf te 7 erfährt. Die Hohlwalze 3 beläßt ringsum radialen Ab stand zu dem Querhaupt 5. An dem Querhaupt 5 ist auf dem Walzspalt 1 zugewandte Seite eine erste Reihe 8 von dicht aufeinanderfolgenden Stützelementen 9 vorgesehen, denen durch nicht dargestellte Zuleitungen im Querhaupt einzeln Druckflüssigkeit mit pro Stützelemente unterschiedlichem Druck zuführbar ist.The roller 100 comprises a hollow roller 3 with a working roller circumference 4 and a cylindrical smooth inner circumference 6 , which is gripped lengthways by a crosshead 5 , which experiences external support te 7 at its ends. The hollow roller 3 leaves all around from radial to the crosshead 5th Provided on the crosshead 5 on the side facing the roll gap 1 is a first row 8 of closely spaced support elements 9 , to which pressurized fluid with different pressure per support element can be supplied individually through feed lines (not shown) in the crosshead.

Gegenüber der Reihe 8 ist eine in Umfangsrichtung um 180° versetzte zweite Reihe 12 von Stützelementen 13 vorge sehen, die von dem Walzspalt 1 hinwegwirken und die Hohlwal ze 3 also von der Gegenwalze 10 hinwegzuziehen bestrebt sind.Compared to the row 8 is a circumferentially offset by 180 ° second row 12 of support elements 13 see pre-act, which act away from the roll gap 1 and the hollow roll ze 3 so strive to pull away from the counter roll 10 .

Die Stützelemente 9, 13 folgen in den Reihen 8, 12 längs der Walze 100 dicht aufeinander und haben üblicherweise in Längsrichtung der Walze 100 gesehen Erstreckungen in der Größenordnung von 150 bis 300 mm, während die Walze 100 eine Arbeitsbreite im Bereich von 5 m bis 10 m haben kann. Es können also pro Reihe 8, 12 etwa dreißig Stützelemente 9, 13 hintereinander vorgesehen sein. Die Wiedergabe in Fig. 1 ist also nicht maßstäblich. Im allgemeinen sind die Stützelemen te 9 und 13 jeder Reihe 8, 12 untereinander gleich ausgebil det und liegt jeweils ein Stützelement 13 einem Stützelement 9 gegenüber.The support elements 9 , 13 follow one another closely in the rows 8 , 12 along the roller 100 and, viewed in the longitudinal direction of the roller 100 , usually have extents of the order of 150 to 300 mm, while the roller 100 has a working width in the range from 5 m to 10 m can have. So there can be approximately thirty support elements 9 , 13 in series per row 8 , 12 . The representation in Fig. 1 is therefore not to scale. In general, the Stützelemen te 9 and 13 of each row 8, 12 mutually identically ausgebil det and a support member 13 is a support member 9 opposite.

Zur Ausbildung des gewünschten Linienkraftprofils 15 quer zur Papierbahn 1 sind alle Stützelemente 9 unterschied lich ansteuerbar. Die einzelnen Stützelemente 9 üben in ihrem Längenbereich lokale Kräfte aus, die gegen den Innen umfang 6 in Richtung auf den Walzspalt 1 wirken und sich im Walzspalt 1 auf dem arbeitenden Walzenumfang 4 der Hohlwalze 3 in einem Linienkraftprofil 15 äußern, bei dessen Zustande kommen die Steifigkeit der Hohlwalze 2 eine wesentliche Rolle spielt. Die von den einzelnen Stützelementen 9 für die Erzielung eines bestimmten Linienkraftprofils 15 auszuüben den Kräfte müssen in ihrem Verlauf längs der Walze dem Li nienkraftprofil 15 durchaus nicht folgen.To form the desired line force profile 15 transversely to the paper web 1 , all support elements 9 can be controlled differently. The individual support elements 9 exert local forces in their length range, which act against the inner circumference 6 in the direction of the roll gap 1 and are expressed in the roll gap 1 on the working roll circumference 4 of the hollow roll 3 in a line force profile 15 , in the condition of which the stiffness comes the hollow roller 2 plays an essential role. The forces exerted by the individual support elements 9 for the achievement of a certain line force profile 15 do not have to follow the line force profile 15 in their course along the roller.

In Fig. 3 sind die von den einzelnen Stützelementen 9 der Fig. 1 auszuübenden Kräfte K9 angedeutet, die notwendig wären, um das in Fig. 2 wiedergegebene Linienkraftprofil 15 zu erzeugen, wenn die Reihe 12 der Stützelemente 13 nicht vorhanden oder außer Betrieb wäre. Das Linienkraftprofil 15 würde in diesem Fall also ausschließlich durch die oberen Stützelemente 9 erzeugt. Es zeigt sich, daß zu beiden Seiten des Linienkrafttals 15′ bei den dortigen, durch die Pfeile hervorgehobenen Stützelementen 9 eine Erhöhung der ausge übten Kraft vorgenommen werden muß, während dazwischen eine Erniedrigung stattfindet. Nur so kann das seitlich recht scharf begrenzte Linienkraftal 15′ realisiert werden.The forces K9 to be exerted by the individual support elements 9 of FIG. 1 are indicated in FIG. 3, which would be necessary to generate the line force profile 15 shown in FIG. 2 if the row 12 of the support elements 13 were not present or out of operation. In this case, the line force profile 15 would be generated exclusively by the upper support elements 9 . It shows that on both sides of the line force valley 15 'in the local, highlighted by the arrows support elements 9, an increase in the force exerted must be made, while in between there is a decrease. Only in this way can the line force 15 ', which is very sharply delimited on the side, be realized.

Die Stützelemente 9 bedürfen zu einer einwandfreien Funktion eines gewissen hydraulischen Mindestdrucks in der Größenordnung von etwa 3 bar, der in Fig. 3 und 4 mit K_f bezeichnet ist. Es zeigt sich, daß die drei im Bereich des Linienkraftprofiltals 15′ gelegenen Stützelemente 9 mit einem Druck gefahren werden müßten, der unter K_f liegt. Das gewünschte Linienkraftprofil 15 ließe sich also mit einer derartigen Anordnung von Stützelementen nicht darstellen.The support elements 9 require a certain hydraulic minimum pressure in the order of magnitude of about 3 bar to function properly, which is designated K _f in FIGS. 3 and 4. It shows that the three support elements 9 located in the region of the line force profile valley 15 'would have to be driven with a pressure which is below K _f . The desired line force profile 15 could not be represented with such an arrangement of support elements.

In Fig. 4 ist eine Anordnung dargestellt, die der Walze 100 der Fig. 1 entspricht und bei der zwei Reihen 8, 12 mit in Umfangsrichtung um 180° versetzten Stützelementen 9, 13 vorhanden sind, die nach oben, also gegen den Walzspalt 1 hin Kräfte K₉ und nach unten Kräfte K₁₃ ausüben.In FIG. 4 illustrates an arrangement which corresponds to the roller 100 of FIG. 1 and in which two rows 8, 12 are provided with circumferentially offset by 180 ° the support elements 9, 13, the upward, ie towards the nip 1 side Apply forces K₉ and downward forces K₁₃.

Die Stützelemente 13 der zweiten, von dem Walzspalt 1 hinweggerichteten Reihe 12 werden so angesteuert, daß sie alle den gleichen hydraulischen Druck erhalten und über die Länge der Walze eine gleichmäßige Gegen-Linienkraft erzeu gen. Wenn bei Vorhandensein einer solchen Gegenlinienkraft das Linienkraftprofil 15 erzeugt werden soll, ist es notwen dig, die in den einzelnen Stützelementen 9 der ersten Reihe 8 herrschenden hydraulischen Drücke zu erhöhen, um zu posi tiven Linienkräften im Walzspalt 1 zu kommen. Auf diese Weise werden die Kräfte K₉, und damit die zu ihrer Bereit stellung in den einzelnen Stützelementen 9 notwendigen hy draulischen Betriebsdrücke künstlich in einem Bereich ver schoben, in dem alle Kräfte K₉, über K_f liegen und eine ein wandfreie Funktion der Stützelemente 9 sichergestellt ist.The support elements 13 of the second row 12 facing away from the roll gap 1 are controlled so that they all receive the same hydraulic pressure and generate a uniform counter-line force over the length of the roller. If the line force profile 15 is generated in the presence of such a counter-line force should, it is neces sary to increase the prevailing hydraulic pressures in the individual support elements 9 of the first row 8 in order to arrive at positive line forces in the roll gap 1 . In this way, the forces K₉, and thus the necessary to provide them in the individual support elements 9 hy draulic operating pressures ver artificially in a range in which all the forces K₉, K _f lie and a proper function of the support elements 9 ensured is.

Claims

Method for controlling a roller ( 100 )
with a circumferential, the working roller periphery (4) forming the hollow cylinder (3),
with a non-rotatable, the hollow roller (3) longitudinally through cross, round radial distance from the inner circumference (16) of the hollow cylinder (3) loaded post crosshead (5) to which external to the forces (7) are transferable,
With a first row ( 8 ) of a plurality of hydrostatic support elements ( 9 ) arranged on and supported on the crosshead ( 5 ) in the longitudinal direction, closely controllable in the longitudinal direction thereof, by means of their mutually independent forces directed against the roll gap ( 1 ). K₉), can be exercised against the inner circumference ( 6 ) of the hollow roller ( 3 ),
and with a second row ( 12 ) of several arranged on the crosshead ( 5 ) and supported on it, in the longitudinal direction of closely following hydrostatic support elements ( 13 ), by means of which the roll gap ( 1 ) forces (K₁₃) directed against the Inner circumference ( 6 ) of the hollow roller ( 3 ) can be exercised,
with in or on the crosshead ( 15 ) provided feed lines for hydraulic hydraulic fluid to each individual support element ( 9 , 13 )
and with a control device by means of which the pressures in the individual supply lines can be selected independently of one another,
characterized in that at low line forces in the roll gap ( 1 ) the support elements ( 13 ) of the second row ( 12 ) are actuated in such a way that they produce a counter-line force which is uniform over the length of the roller ( 100 ).